Kristal cair nematic adalah cairan tembus pandang yang mengubah polaritas gelombang cahaya yang melewatinya. Kata “nematic” berasal dari kata Yunani untuk benang, dan menggambarkan formasi seperti benang yang dapat terbentuk dalam kristal cair. Kristal cair nematic sering digunakan pada layar liquid-crystal display (LCD) seperti pada jam tangan digital.
Kristal cair adalah tahap peleburan menengah antara keadaan padat dan keadaan cair. Pada tahun 1888, seorang ilmuwan Austria bernama Freidrich Reinitzer menemukan keadaan saat ia melakukan eksperimen pada zat yang disebut kolesterol benzoat. Substansi, Reinitzer melihat, memiliki dua titik leleh yang berbeda. Yang pertama menjadi cairan keruh, dan yang kedua menjadi transparan. Pengamatan Reinitzer mencakup konsep bahwa keadaan berawan atau kristal mengubah polaritas gelombang cahaya yang melewatinya, sebuah konsep yang penting untuk pengembangan LCD.
Reinitzer tidak pernah mengembangkan aplikasi praktis dari teknologi kristal cair, dan penelitian tentang keadaan kristal sebagian besar ditinggalkan pada awal abad ke-20. Pada tahun 1969, seorang ilmuwan bernama Hans Keller berhasil menciptakan zat yang akan mengkristal secara nematis pada suhu kamar. Penemuan ini mengarah pada kemampuan untuk mengkomersialkan produk, dan kristal nematik menjadi sangat berguna dalam teknologi layar.
Tiga wujud materi yang dipelajari kebanyakan orang di kelas sains adalah cair, gas, dan padat. Kristal cair adalah keadaan keempat, di suatu tempat antara cairan dan padatan, dan memungkinkan beberapa bentuk materi melewatinya. Seperti zat cair, molekul kristal cair tidak memiliki urutan posisi, tetapi seperti zat padat, molekul dalam kristal cair dapat memiliki urutan organisasi, yang berarti bahwa mereka cenderung mengarah ke satu arah dari waktu ke waktu. Kristal cair nematik adalah fase suhu tinggi dari proses kristalisasi, di mana molekul memiliki tatanan organisasi jangka panjang.
Gelombang cahaya dari sumber cahaya alami atau buatan bergetar ke berbagai arah. Jika sebagian besar getaran cenderung ke arah tertentu, cahaya dikatakan terpolarisasi. Dengan menjalankan gelombang cahaya melalui kristal cair nematik, polarisasi berubah, biasanya dengan memutar 90 derajat. Jika medan listrik ditambahkan ke larutan kristal, arah dan jumlah polarisasi dapat dikendalikan oleh tegangan listrik.
Dalam membuat layar LCD, dua potong kaca terpolarisasi digunakan, satu dengan filter tipis kristal cair nematic. Kaca tersebut kemudian disambungkan ke dua elektroda yang dapat memberikan muatan listrik. Dengan menjalankan muatan terkontrol melalui kaca, kristal cair nematik akan berputar dan terlepas, hanya memungkinkan area cahaya yang diminta secara elektrik untuk melewatinya. Layar menggunakan kristal cair nematic bengkok adalah fitur umum dalam teknologi modern, digunakan di laptop dan jam digital dan jam tangan.